太陽能光和光電催化助工業(yè)污染物硫化氫變廢為寶
記者從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，近日，該所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部李燦院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊和澳大利亞昆士蘭大學(xué)納米材料中心逯高清（MaxLu）、王連洲團(tuán)隊合作，在光電催化—化學(xué)耦合分解硫化氫研究中取得重要進(jìn)展、將工業(yè)污染物硫化氫分解為重要化學(xué)品單質(zhì)硫和能源分子氫，可謂變廢為寶。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期出版的《德國應(yīng)用化學(xué)》上，并被評為“hotpaper”（熱點文章）。
硫化氫作為一種有毒的化學(xué)品，廣泛存在于自然界中（例如天然氣中），特別是大量副產(chǎn)于大規(guī)模的石油加氫精制過程中。由于其強烈的毒性，硫化氫本身的資源價值未被充分認(rèn)識。傳統(tǒng)的克勞斯處理方法可以將硫化氫部分氧化得到硫和水，然而卻損失了氫，不能充分利用硫化氫資源。因此，開發(fā)一種能夠同時得到氫和硫的硫化氫轉(zhuǎn)化綠色技術(shù)十分必要。
大連化物所于2009年發(fā)展了雙助光催化劑（鉑、硫化鈀/硫化鎘）體系，在可見光下以硫化氫作為原料可以高效制氫（量子效率高達(dá)93%），此工作得到中石化的重視，已完成實驗室小型放大試驗。該所畢業(yè)的宗旭博士在昆士蘭大學(xué)做博士后期間提出了一種創(chuàng)新的硫化氫轉(zhuǎn)化工藝過程，與大連化物所李燦院士領(lǐng)導(dǎo)的太陽能研究部合作，實現(xiàn)了光電催化—化學(xué)耦合分解硫化氫，同時得到氫氣和硫。該過程涉及兩個反應(yīng)步驟，第一步利用氧化還原電對的氧化態(tài)高效捕獲硫化氫得到硫和還原態(tài)，第二步是光電催化還原質(zhì)子產(chǎn)氫，同時將電對的還原態(tài)氧化。利用氧化還原電對的循環(huán)，將兩個高效的反應(yīng)過程耦合起來，實現(xiàn)了光電驅(qū)動的硫化氫的轉(zhuǎn)化。實驗表明，該體系可以實現(xiàn)硫化氫的連續(xù)高效轉(zhuǎn)化。
據(jù)介紹，這項工作利用太陽能光催化和光電催化，為解決天然氣和石油化工過程中產(chǎn)生的大量硫化氫資源高值化轉(zhuǎn)化提供了一個新途徑。
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